LED光照對(duì)氣調(diào)保鮮菜心葉綠素合成代謝的影響

羅 政，許超群，陳飛平，王 玲，張惠娜，陳于隴,*

（1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100125；2.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所農(nóng)業(yè)農(nóng)村部功能食品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510610）

菜心（B rassica campestris L.ssp chinensis L.var.utilis Tsen et Lee）又名菜薹，屬十字花科，是廣東省栽培面積最大的綠色蔬菜品種之一[1]。菜心等綠色蔬菜的光合效率與其菜葉中的葉綠素含量密切相關(guān)，葉綠素含量影響著菜心的保鮮品質(zhì)和色澤營(yíng)養(yǎng)狀況[2]。

菜心采收后脫離了營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)，但其細(xì)胞內(nèi)的葉綠素仍然維持著光合固碳和生理代謝，保持果蔬貯藏期間的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累，同時(shí)抑制色澤褪綠黃化，而影響著葉綠素合成降解的重要環(huán)境因素是光照和CO2[3]。前人研究表明，控制照光的強(qiáng)度、光質(zhì)和光譜可有效地維持蔬菜的色澤和葉綠素，延長(zhǎng)貨架壽命[4-5]。

相比傳統(tǒng)的保鮮工藝，光照保鮮處理具有無化學(xué)添加、低成本、無毒害、無副產(chǎn)物殘留等優(yōu)點(diǎn)[6]。目前，光照保鮮處理主要使用發(fā)光二極管（LED）這種固態(tài)照明裝置，LED可發(fā)射單色光，其半波寬大多為20nm，能夠精確地為植物葉綠素進(jìn)行光合作用提供所需的光譜，提高光能的利用率，且具有光譜波長(zhǎng)、發(fā)光強(qiáng)度和裝置易于控制等優(yōu)點(diǎn)，常整合到其他設(shè)備中（冰箱、保鮮柜等）[7]。

前人通過研究發(fā)現(xiàn)，不同蔬菜適用的LED保鮮光譜是不同的[8]。Kobayashi等[9]研究了采用藍(lán)光培育水培萵苣，葉片中的葉綠素含量高于紅光。Fan等[10]研究表明，對(duì)比白光單色光，采用紅藍(lán)光處理的白菜葉綠素生物合成前體含量較高。時(shí)月等[11]采用LED紅光（620～650 nm）保鮮鮮切生菜，結(jié)果表明，該處理能夠抑制生菜在貨架期間的葉綠素降解，保鮮護(hù)綠效果更好。Jiang等[12]研究發(fā)現(xiàn)，LED紅光保鮮能夠抑制采后西蘭花葉綠素降解酶基因的表達(dá)，減少葉綠素及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的降解，增強(qiáng)抗氧化酶的活性，延緩西蘭花的黃化衰老。但是，強(qiáng)光或長(zhǎng)時(shí)間光照也會(huì)促進(jìn)蔬菜的蒸騰速率和呼吸速率，呼吸會(huì)產(chǎn)生高濃度CO2，植物長(zhǎng)期處于高濃度CO2環(huán)境中會(huì)出現(xiàn)光合適應(yīng)現(xiàn)象[13]，影響葉綠素降解相關(guān)酶的活性及葉綠素的合成代謝。

因此，研究貯藏期間葉菜葉綠素的合成代謝不僅要考慮LED單色光的光譜和光強(qiáng)的影響，還需要考慮因光照使葉菜呼吸和蒸騰作用增強(qiáng)導(dǎo)致的貯藏環(huán)境溫濕度及氣體環(huán)境的變化。本研究室通過前期研究確認(rèn)了LED藍(lán)紅光對(duì)菜心有較好的保鮮效果，結(jié)合研究室自主研發(fā)的氣調(diào)包裝，探索在LED光照下菜心呼吸增強(qiáng)帶來的溫濕度變化和CO2濃度增加對(duì)菜心貯藏保鮮中葉綠素降解相關(guān)酶以及葉綠素合成代謝的影響，為“光照+氣調(diào)”綠色物理保鮮技術(shù)研發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

新鮮菜心購(gòu)于廣州市天河區(qū)天平架市場(chǎng)，均為當(dāng)日采摘。

MP20氣調(diào)包裝袋：厚度20μm，O2滲透率11 643 cm3/(m2·d·atm)，水蒸氣透過率62.586 g/(m2·d)。

KOH、石油醚、丙酮、HCl、NaOH、KCl、MgCl2、H2O2、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉（PBS）、Triton X-100、正己烷、香豆酸、Tris-HCl緩沖液、二硫蘇糖醇（DTT），均購(gòu)于上海生工生物工程有限公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

UV1900型紫外可見分光光度計(jì)，日本島津公司；CARYEclipse熒光分光光度計(jì)，德國(guó)Eppendorf公司；5810R型冷凍高速離心機(jī)，美國(guó)ThermoFisher公司；JW-1042低速離心機(jī)，PB-10 pH計(jì)，德國(guó)賽多利斯公司；Checkmate 9900型頂空氣體分析儀，丹麥PBI公司。

LED光照保鮮裝置由廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所研發(fā)（圖1）。該裝置的LED單色光波長(zhǎng)可調(diào)節(jié)且穩(wěn)定，不同單色光的配比可調(diào)，光照均勻，強(qiáng)度可調(diào)。本試驗(yàn)通過預(yù)試驗(yàn)研究比對(duì)最終選擇單色光LED藍(lán)紅光，光譜（465±5）nm，主波長(zhǎng)為（449±5）nm，光照強(qiáng)度（105±5）lx，純度86%±2%。

圖1 LED光照保鮮裝置Fig.1 Fresh keeping equipment for LEDlighting

1.2 方法

1.2.1 樣品處理

挑選長(zhǎng)短一致、無明顯病蟲害、無機(jī)械損傷的菜心，測(cè)試時(shí)取第3～6葉片。

試驗(yàn)中菜心均采用廣東省農(nóng)科院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所研發(fā)的氣調(diào)袋包裝，每袋250 g，共包裝24袋，設(shè)置分為L(zhǎng)ED光照處理組12袋和暗處理組12袋。暗處理組在氣調(diào)包裝后就置于室溫（20±1.0）℃環(huán)境中避光貯藏；LED光照處理組在相同溫度條件下，置于LED光照保鮮裝置中用LED藍(lán)紅光每日照射12 h后避光12 h貯藏（每3 h對(duì)包裝袋進(jìn)行翻面，保證正反兩面受光均勻）。每24 h對(duì)菜心進(jìn)行取樣，測(cè)定失重率、呼吸強(qiáng)度、包裝內(nèi)環(huán)境氣體成分、葉綠素含量和葉綠素合成代謝相關(guān)酶活性。每次每處理取樣3袋作為重復(fù)，每個(gè)重復(fù)測(cè)試3組平行數(shù)據(jù)。

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.2.1 貯藏過程中微環(huán)境溫濕度及氣體成分

將溫濕度計(jì)放入2種處理的包裝內(nèi)，每24 h記錄環(huán)境的溫濕度，記錄5 d。

在貯藏庫(kù)中，不打開2種處理的保鮮袋，用墊貼片貼到保鮮袋上，使用采樣探頭扎透墊片貼，使用Checkmate 9900型頂空氣體分析儀測(cè)定保鮮袋內(nèi)氣體成分。

1.2.2.2 呼吸強(qiáng)度

參照陳嘉等[14]的方法，采用靜置法，選取固定的500 g菜心置于樣品瓶中，靜置后利用CO2濃度測(cè)定儀測(cè)定。呼吸強(qiáng)度計(jì)算公式為：

式中：C為CO2濃度，%；V1為樣品瓶容積，L；V2為樣品體積，L；W為樣品鮮重，kg；t為測(cè)定時(shí)間，h。

1.2.2.3 失重率

采用稱重法測(cè)定。計(jì)算公式為：

式中：X為失重率，%；M0為菜心初始質(zhì)量，kg；M1為測(cè)定時(shí)菜心質(zhì)量，kg。

1.2.2.4 葉綠素含量

參考Shi等[15]的方法測(cè)定。將冷凍的菜心組織樣品于液氮中研磨成粉末，稱取0.5 g樣品至離心管中，然后加入4℃預(yù)冷的丙酮-乙醇（2∶1）溶液5 mL，搖勻；再將離心管于4℃下以10 000 r/min離心10 min，最后用UV-分光光度計(jì)測(cè)定上清液在645 nm和663 nm下的吸光度。

1.2.2.5 葉綠素代謝相關(guān)酶活性

（1）制備底物葉綠素a（Chl a）

參考閆志成[16]的方法測(cè)定。取新鮮菜心葉片，液氮中研磨成粉末，稱取5 g樣品至50 mL離心管中，加入-20℃預(yù)冷的丙酮10 mL，黑暗條件下浸提12 h，于4℃下以10 000 r/min離心15 min，采用分光光度計(jì)測(cè)定上清液在645、663 nm下的吸光度值（OD值）。稀釋上清液至葉綠素a的終質(zhì)量濃度為20μg/mL。配制葉綠素a丙酮溶液時(shí)，在避光的通風(fēng)櫥中進(jìn)行。

葉綠素a濃度（μg/mL）＝12.72A663-2.59A645

（2）脫鎂葉綠素a（Phy a）的制備

在Chl a丙酮溶液中加入一滴0.1 mol·L-1HCl，2 min后加入一滴0.1 mol·L-1NaOH中和溶液，此溶液即為Phy a溶液。Phy a濃度的確定通過測(cè)定消光系數(shù)為156 000 mol·L-1·cm-1、波長(zhǎng)為409 nm處的吸光值計(jì)算。

（3）丙酮粉的制備

稱取樣品3 g，加入15 mL冷丙酮（-20℃預(yù)冷）振蕩混勻，然后于-20℃下靜置15 min，再于4℃下以10 000 r/min離心10 min，棄上清，然后再加15 mL冷丙酮，于-20℃條件下靜置30 min，再離心10 min，棄上清，重復(fù)2～3次直至沉淀綠色全部褪去，得到的沉淀在液氮中干燥，于-80℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

（4）粗酶液的提取

葉綠素酶（Chlase）的提取：每2 g得到的丙酮粉懸浮于15 mL Chlase提取緩沖液中，30℃下磁力攪拌30 min，然后以10 000 r/min離心5 min，上清液即為粗酶提取液。葉綠素酶提取緩沖液配制見表1。

表1 葉綠素酶提取緩沖液配制（1 L）Table1 Preparation of chlorophyllase extraction buffer(1 L)

（5）脫鎂葉綠素酶（PPH）的提取

每1 g得到的丙酮粉懸浮于10 mL 50 mmol/L的Tris-HCl緩沖液（pH 8.0）中，混合液在0℃下攪拌1 h，然后在4℃下以12 000 r/min離心15 min，上清液即為粗酶提取液。

（6）葉綠素降解的過氧化物酶（Chl-POX）的提取

每1 g得到的丙酮粉懸浮于10 mL 10 mmol/L PBS緩沖液（pH 7.0）中，混合液在0℃下攪拌1 h，然后在4℃下以8 000 r/min離心20 min，上清液即為粗酶提取液。

（7）葉綠素酶（Chlase）活性的測(cè)定

參考Han等[17]的方法，反應(yīng)混合物包括0.5 mL反應(yīng)緩沖液、0.5 mL Chlase液和0.2 mL 200μg/mL Chl a丙酮溶液，混合物置于25℃水浴中反應(yīng)40 min，加入4 mL冷丙酮溶液終止反應(yīng)，再加入4 mL正己烷，混合并充分振蕩，然后于4℃下以10 000 r/min離心5 min。測(cè)定下層相中生成的葉綠酸a在667 nm處的吸光度值。葉綠素酶（Chlase）反應(yīng)緩沖液配制見表2。

表2 葉綠素酶反應(yīng)緩沖液配制（1 L）Table 2 Preparation of chlorophyllase reaction buffer(1 L)

（8）葉綠素降解過氧化物酶（Chl-POX）活性測(cè)定

參考Fukasawa等[18]的方法測(cè)定。反應(yīng)混合物包括0.375 mL酶液、0.6 mL 20μg/mL Chl a丙酮溶液、0.15 mL 0.3%H2O2、0.15 mL 1%Triton X-100、0.15 mL 5 mmol/L香豆酸、2.25 mL 0.1 mol/L PBS緩沖液（pH 5.5）。反應(yīng)混合液在25℃條件下保溫10 min，測(cè)定668 nm處吸光度值。

（9）脫鎂葉綠素酶（PPH）活性測(cè)定

參考Aiamla-or等[19]的方法測(cè)定。反應(yīng)混合物包括0.35 mL酶液、75μL 2.0%Triton X-100、0.1 mL Phy a、0.7 mL 50 mmol/LTris-HCl緩沖液（pH 8.0）。反應(yīng)混合液在25℃下保溫90 min，加入4 mL冷丙酮終止反應(yīng)，再加入4 mL正己烷，混合并充分振蕩，然后于4℃下以10 000 r/min離心5 min，然后測(cè)定丙酮層的脫鎂葉綠酸a在667 nm處的吸光度值。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010和SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算、繪制圖表和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 LED光照對(duì)氣調(diào)包裝菜心外觀品質(zhì)的影響

本試驗(yàn)中氣調(diào)包裝菜心在室溫（20±1.0）℃貯藏4 d后，外觀品質(zhì)如圖2所示。LED光照處理組的菜心色澤及外觀品質(zhì)優(yōu)于暗處理組，菜心莖稈完整，未出現(xiàn)腐爛、干癟的現(xiàn)象，菜葉色澤保持鮮綠且未發(fā)生萎蔫黃化，而暗處理組菜心葉片明顯轉(zhuǎn)黃，莖稈腐爛并出現(xiàn)異味。因?yàn)長(zhǎng)ED光照具有一定的抑菌作用，在貯藏期間延緩了菜心的腐爛變質(zhì)，同時(shí)降低了葉綠素代謝相關(guān)酶活性，從而延緩了黃化。

圖2 LED光照對(duì)菜心外觀品質(zhì)的影響Fig.2 Effects of different LED monochromatic illumination on fresh keeping quality of Chinese flowering cabbages

2.2 LED光照對(duì)氣調(diào)包裝菜心氣體環(huán)境的影響

O2/CO2含量在一定程度上反映了果蔬在貯藏過程中的呼吸強(qiáng)度[20]。CO2作為植物進(jìn)行光合作用的重要原料之一，也是植物氣孔反應(yīng)、光合作用及光合同化物分配的調(diào)節(jié)者，其濃度過高或過低都會(huì)影響植物的光合作用及呼吸代謝。本試驗(yàn)中，兩種處理下氣調(diào)包裝袋內(nèi)的氣體成分變化如圖3所示。由于室溫（20±1.0）℃下菜心的生理代謝旺盛，呼吸強(qiáng)度大，兩種處理氣調(diào)包裝袋內(nèi)的O2含量均在貯藏1 d就消耗至1%以下。整個(gè)貯藏期間，隨著氣調(diào)袋O2的補(bǔ)充，光照處理組菜心由于呼吸作用受到了抑制，在貯藏2 d后，O2含量開始不斷回升；暗處理組則由于較強(qiáng)的呼吸作用，O2含量持續(xù)下降。同時(shí)，兩種處理在貯藏期間包裝內(nèi)的CO2含量均呈上升趨勢(shì)，但是由于光照處理對(duì)菜心呼吸代謝的抑制以及氣調(diào)袋對(duì)CO2的透過性影響，光照處理組氣調(diào)袋內(nèi)的CO2含量在第2天開始趨于穩(wěn)定，無明顯上升；暗處理組則由于菜心在貯藏4 d時(shí)已經(jīng)出現(xiàn)腐爛，CO2含量急速上升。

圖3 LED光照對(duì)氣調(diào)包裝菜心氣體環(huán)境的影響Fig.3 Effects of LED illumination on gasenvironment of Chinese cabbagesunder modified atmosphere packaging

2.3 LED光照對(duì)氣調(diào)包裝菜心呼吸強(qiáng)度的影響

呼吸強(qiáng)度可以反映菜心在貯藏期間的生理代謝活動(dòng)。室溫（20±1.0）℃下貯藏的菜心其呼吸強(qiáng)度相對(duì)冷藏時(shí)要高，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗快，衰老黃化也會(huì)加速，因此貯藏期變短。如圖4所示，貯藏初期，暗處理和LED藍(lán)紅光照射都能抑制氣調(diào)包裝菜心的呼吸強(qiáng)度，延緩其衰老腐爛的發(fā)生。從貯藏3 d開始，暗處理菜心的呼吸強(qiáng)度開始劇烈上升，而暗處理菜心的腐爛劣變也在同一時(shí)間開始；貯藏4 d時(shí)，暗處理菜心的呼吸強(qiáng)度為L(zhǎng)ED光照處理組的1.8倍。LED藍(lán)紅光照射下，氣調(diào)包裝菜心的品質(zhì)始終保持良好，無明顯的腐爛黃化現(xiàn)象發(fā)生，且呼吸強(qiáng)度在貯藏3 d上升，之后趨于平緩，整個(gè)貯藏期間光照處理組菜心的呼吸強(qiáng)度均顯著低于暗處理組（P＜0.05）。上述結(jié)果表明LED光照處理能夠有效抑制菜心的呼吸，減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗，有利于其保鮮保綠。

圖4 LED光照對(duì)氣調(diào)包裝菜心呼吸強(qiáng)度的影響Fig.4 Effects of LED illumination on respiration intensities of Chinese flowering cabbages under modified atmosphere packaging

2.4 LED光照對(duì)氣調(diào)包裝菜心失重率的影響

如圖5所示，室溫（20±1.0）℃貯藏條件下，兩種處理氣調(diào)包裝菜心的失重率均隨著時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，其中由于貯藏4 d時(shí)暗處理組的菜心已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的腐爛，其失重率也明顯上升。貯藏0～3 d時(shí)，暗處理組菜心失重率同樣顯著高于光照處理組（P＜0.05），這是植物的光合作用促進(jìn)菜心的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累所致。但光照會(huì)促進(jìn)菜心的蒸騰作用而導(dǎo)致失水率增加，王亞會(huì)等[21]采用光照處理同樣發(fā)現(xiàn)其促進(jìn)了西芹的光合作用，不利于水分的保持。但在貯藏后期，光照處理組菜心質(zhì)量維持穩(wěn)定，失重率并未出現(xiàn)明顯增幅。

圖5 LED光照對(duì)氣調(diào)包裝菜心失重率的影響Fig.5 Effects of LED illumination on weight loss rate of Chinese flowering cabbagesunder modified atmosphere packaging

2.5 LED光照對(duì)氣調(diào)包裝菜心葉綠素含量的影響

葉綠素含量影響著果蔬的色澤和新鮮度[22-23]。如圖6所示，室溫（20±1.0）℃貯藏條件下，兩種處理氣調(diào)包裝菜心的葉綠素含量均隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)，但暗處理組菜心葉綠素含量的下降趨勢(shì)比光照處理要更明顯。貯藏2 d時(shí)，光照處理氣調(diào)包裝菜心的葉綠素含量開始顯著高于暗處理組（P＜0.05），3 d時(shí)仍保持較高的葉綠素含量，相較暗處理組的菜心葉綠素含量高10%。推測(cè)原因可能是：LED藍(lán)紅光的照射促進(jìn)了菜心葉綠素合成酶的活性，同時(shí)抑制了葉綠素降解酶活性，結(jié)合光照處理具有較低的呼吸消耗，使得菜心的葉綠素降解得到了延緩。

圖6 LED光照對(duì)氣調(diào)包裝菜心葉綠素含量的影響Fig.6 Effects of LED illumination on chlorophyll content of Chinese flowering cabbagesunder modified atmosphere packaging

2.6 LED光照對(duì)氣調(diào)包裝菜心葉綠素酶活性的影響

葉綠素酶主要位于葉綠體的內(nèi)膜上，作用于葉綠素酶促降解的最初步驟。葉綠素酶使葉綠素被催化脫掉植醇基，變成葉綠素酸酯，在葉綠素迅速降解和大量合成期間都能檢測(cè)到該酶[24]。如圖7所示，室溫（20±1.0）℃條件下，兩種處理氣調(diào)包裝菜心的Chlaes活性隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)先下降后上升。可知避光處理和LED藍(lán)紅光照射處理都能一定程度降低菜心的生理代謝活動(dòng)。貯藏期間，暗處理組氣調(diào)包裝菜心的Chlaes活性始終顯著高于光照處理組（P＜0.05），貯藏4 d時(shí)LED光照處理組的菜心Chlaes活性仍低于初值，說明LED藍(lán)紅光照射能夠有效抑制Chlaes活性，延緩葉綠素的降解。暗處理4 d時(shí)，菜心Chlaes活性為初值的1.8倍，菜心出現(xiàn)明顯的黃化現(xiàn)象。

圖7 LED光照對(duì)氣調(diào)包裝菜心葉綠素酶活性的影響Fig.7 Effects of LED illumination on chlase activity of Chinese flowering cabbages under modified atmosphere packaging

2.7 LED光照對(duì)氣調(diào)包裝菜心脫鎂葉綠素酶活性的影響

脫鎂葉綠素酶可以將葉綠素a降解為脫鎂葉綠素[25-26]，該酶作為僅有的被發(fā)現(xiàn)可催化葉綠素a酸酯轉(zhuǎn)變成為脫鎂葉綠素甲酯酸a功能的酶，是參與葉綠素降解代謝的酶中最主要的關(guān)鍵性酶[26]。如圖8所示，室溫（20±1.0）℃貯藏條件下，暗處理組氣調(diào)包裝菜心的PPH活性隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，而LED光照處理組的菜心PPH活性則隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)先下降后上升。貯藏4 d時(shí)，暗處理組氣調(diào)包裝菜心的PPH活性為初值的2.4倍，菜心褪綠明顯。在貯藏期間，LED藍(lán)紅光照射能夠有效延緩菜心PPH活性的升高，并在貯藏前期顯著抑制其活性，維持菜心的葉綠素含量。

圖8 LED光照對(duì)氣調(diào)包裝菜心脫鎂葉綠素酶活性的影響Fig.8 Effects of LED illumination on PPH activity of Chineseflowering cabbagesunder modified atmosphere packaging

2.8 LED光照對(duì)氣調(diào)包裝菜心葉綠素降解過氧化物酶活性的影響

如圖9所示，室溫（20±1.0）℃貯藏條件下，兩種處理氣調(diào)包裝菜心的Chl-POX活性均隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)。總體而言，LED光照處理組氣調(diào)包裝菜心Chl-POX活性的增長(zhǎng)趨勢(shì)于貯藏3 d開始變緩，且貯藏期間活性顯著低于暗處理組（P＜0.05），貯藏4 d時(shí)，暗處理組菜心Chl-POX活性為L(zhǎng)ED光照處理組的1.4倍，LED藍(lán)紅光照射能夠有效抑制葉綠素合成底物的氧化，減少菜心葉綠素的降解損失。

圖9 LED光照對(duì)氣調(diào)包裝菜心葉綠素降解過氧化物酶活性的影響Fig.9 Effects of LED illumination on Chl-POXactivity of Chinese flowering cabbagesunder modified atmosphere packaging

3 討論

3.1 LED光照處理對(duì)氣調(diào)包裝菜心呼吸代謝的影響

LED光照能夠在室溫下產(chǎn)生光催化作用，深度氧化有機(jī)物，使其分解為CO2和H2O，光催化后的空氣具有良好的殺菌能力[27]。同時(shí)光催化產(chǎn)生的負(fù)離子作用于果蔬表面，可以降低呼吸酶活性，消耗氣調(diào)包裝內(nèi)的氧氣，并生成適量的二氧化碳，使果蔬的呼吸作用受阻，從而延長(zhǎng)果蔬的貯藏期[28]。本研究中，氣調(diào)包裝菜心在間歇式的每日12 h LED藍(lán)紅光照射下，呼吸強(qiáng)度相較暗處理組顯著下降，且貯藏期間無腐爛劣變現(xiàn)象。李寧等[29]的研究中同樣發(fā)現(xiàn)，通過LED紅藍(lán)光處理可以推遲西蘭花呼吸躍變時(shí)間10 d左右，并且降低了呼吸強(qiáng)度的峰值。

植物可以通過光合作用消耗環(huán)境中的CO2為植物的生理代謝提供能量[30]，積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而延長(zhǎng)其貯藏壽命。本研究中，LED藍(lán)紅光照射下氣調(diào)包裝菜心袋內(nèi)的CO2濃度相比暗處理組低，同時(shí)菜心失重更少，原因是菜心的光合固碳作用消耗了包裝內(nèi)的CO2，合成了菜心生理代謝所需的碳水化合物，從而保持其新鮮品質(zhì)。張志剛等[31]通過低溫弱光處理辣椒，使辣椒的蒸騰速率下降，凈光合速率更高，有效減少了貯藏期間的碳水化合物消耗和水分散失。雷靜等[32]研究表明，LED紅藍(lán)單色弱光照射后櫻桃番茄的后熟效果更優(yōu)，果實(shí)中積累的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高，從而延緩其成熟衰老。伍新齡等[33]研究發(fā)現(xiàn)，與無光對(duì)照相比，LED紅藍(lán)復(fù)合光間歇照射西蘭花能抑制植物組織營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流失速率，貨架期可延長(zhǎng)5 d以上。

3.2 LED光照處理對(duì)氣調(diào)包裝菜心葉綠素合成代謝的影響

植物可吸收的可見光波長(zhǎng)主要集中在藍(lán)紫光（450 nm）和紅橙光段（波長(zhǎng)660 nm）[29]。本研究通過前期試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)低照度LED藍(lán)紅光對(duì)菜心品質(zhì)和葉綠素含量的保持效果較好。Dhakal等[34]研究表明，LED藍(lán)光處理番茄的貨架期比避光和紅光處理更長(zhǎng)，有利于保持番茄紅素含量。

光照對(duì)于葉菜品質(zhì)及葉綠素代謝的影響是多方面的：光照不足會(huì)限制植物的光合固碳能力和光合作用關(guān)鍵酶活力，導(dǎo)致葉綠素合成減少；光照過強(qiáng)不僅會(huì)促進(jìn)植物的呼吸作用和葉綠素氧化降解酶活性，還會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生光抑制，進(jìn)而抑制葉綠素合成[35]。

本研究將氣調(diào)包裝處理的菜心在室溫下貯藏，發(fā)現(xiàn)在每日間歇式的12 h LED藍(lán)紅光照射作用下，包裝菜心的葉片黃化和萎蔫相較避光處理受到了抑制，葉綠素降解的相關(guān)酶活性降低，使葉綠素的降解受到抑制，同時(shí)在照光期間促進(jìn)了葉綠素的合成，消耗和再生達(dá)到了平衡，葉綠素含量得到了較好的保持。

LED光照促進(jìn)了菜心的光合作用釋放了CO2，同時(shí)氣調(diào)包裝保留了菜心呼吸在包裝內(nèi)積累的CO2，CO2既能作為暗反應(yīng)固碳的原料，促進(jìn)葉綠素的合成，又能與光照協(xié)同抑制葉綠素降解酶的活性。孫志文等[36]在研究中發(fā)現(xiàn)，隨著CO2體積分?jǐn)?shù)的增加，葉綠素還原酶和脫鎂葉綠素酶活性均受到明顯抑制，有效阻止了西蘭花的黃化進(jìn)程。Braidot等[37]研究表明，低強(qiáng)度光照間隔照射保鮮萵苣可以激活部分萵苣的光合作用，使之可以進(jìn)行固碳作用，并合成用于延遲衰老的生物活性分子，從而有效保持了采后萵苣的葉綠素、類胡蘿卜素和抗壞血酸含量。Veierskov等[38]則指出，一定濃度CO2利于植物葉片維持葉綠素含量，但CO2對(duì)葉綠素降解的抑制具有量的效應(yīng)。

因此菜心室溫貯藏期間，通過LED紅藍(lán)光照不僅可以抑制葉綠素降解酶活性，同時(shí)可以促進(jìn)包裝菜心生理代謝積累CO2，有利于植物將所吸收的光能比較高效地轉(zhuǎn)化為生物化學(xué)能，為碳同化作用提供更為充足的能量，有效提高了植物的凈光合速率[39]。“LED光照+氣調(diào)”保鮮方式對(duì)菜心葉綠素含量的維持、色澤品質(zhì)的保持相較避光氣調(diào)包裝效果更優(yōu)。

4 結(jié)論

本研究中發(fā)現(xiàn)，光照處理對(duì)氣調(diào)包裝菜心葉綠素合成代謝的影響是多方面的：一方面LED光照可抑制葉菜的呼吸作用，降低其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗，增加貯藏環(huán)境中的CO2濃度，從而為葉菜體內(nèi)有機(jī)物的合成提供碳源，有利于葉菜營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累；另一方面，LED光照處理抑制了葉綠素降解相關(guān)酶的活性，能夠很好地保持葉菜在貯藏期間的色澤；同時(shí)推測(cè)LED光照的滅菌作用能夠有效地延緩葉菜的腐爛劣變。綜上所述，“LED光照+氣調(diào)”的保鮮方式能夠很好地保持葉菜在貨架貯藏期間的良好品質(zhì)，有利于葉菜的護(hù)綠，具有良好的應(yīng)用前景。